介绍
SS9 系列线性输出霍尔元件给机械/ 电气工程师提供了有效的位置和电流测量,传感器特性和应用将在这篇中讨论。
传感器介绍
元件内部包括: 霍尔芯片,温度补偿放大器和输出电阻。其中三个厚膜电阻被集合在器件设计中,调节灵敏度和温度补偿,另一个电阻被校正用于偏置电压。
线性输出霍尔元件的使用:
SS9 受磁场动作,可用于位置检测的方法,对于具体的应用,磁场触发方式由成本、性能、精度和其他要求所决定。
1、单极“迎面” 运动位置传感
磁铁的一极靠近和远离元件,形成单极迎面位置传感,但磁铁足够远离传感器时,在传感面上的磁场强度接近零。在这种情况下,传感器输出输进6V(供
电12V)。但磁铁的南极靠近传感器,传感面上磁场正向越来越大,传感器输出线性增大至到400高斯水平,输出电平至9V,传感器输出与检测距离关系非线性,但在一个小范围内,可以作接近线性。
2、双极“迎面” 运动位置传感
元件在两个磁铁当中(两个S极相对,两个N极由长条连接固定)时,当磁铁位移到最左面,SS9受到磁铁#1负磁场影响,输出3V,当#1磁铁靠近,负磁场减小,直至在#1 和#2 磁铁中心点正负平衡,传
感器输出6V,当磁铁#1 继续靠近传感器,正磁场越来越大,直至输出9V。这个测量方法提供了传感器整个量程内高精度和好的分辨率。传感器输出在零点附近接近线性。
输出线性化
3、偏置迎面运动位置传感
这是一种双极传感的修正模式,元件在两个磁铁当中(两个S极相对,元件和其中一磁铁不动,另一磁铁运动)时,当移动磁铁条被充分远离时,SS9受固定偏置磁场影响。当移动磁铁靠近传感器时,2个磁铁产生磁场混合。当足够靠近时,传感器会“看到”非常强正磁场,这个方法机械上较简单,并充分利用 SS9 的全量程。
4、侧面滑动运动位置传感。
元件在一磁铁条侧面,在元件和磁铁条侧间维持一个精密控制的间隙,当磁钢在固定的间隙中前后移动,当北极移到传感器处,产生一个负磁场,当南极移到时,产生一个正磁场。这种方法结构简单,并且当使用一个足够长的磁铁条,可检测长的磁铁的行程位置,双极输出特性是所有系统最线性的,但是,须严格维持传感器与磁钢的间隙保持一致。
传感器的输出与磁场成线性关系,但与距离可能非常不线性,可有几种线性补偿方法,一种方法是把SS9线性输出转换为数字量与微处理器ROM 中的数据表对照,或用补偿公式计算。第2 种方法是用一个具有足够线性转换功能的模拟电路来线性化。第3种方法是中线性方法,它是利用磁设计- 改变所用磁钢的几何尺寸与位置,这些磁组件设计不能用一般的理论来设计。通过测量特殊组件的磁曲线,并用经验来设计磁钢,这种方法较容易,用补偿好的霍尔传感器来替换现有的各种磁系统,设计人员可能开发出执行多种测量功能的系统。
5、传感器应用液体测量
检测浮球的高度是测量容器中液体高度的一种方法。传感元件可与浮球在一个非类铁金属材料的容器中(铝),当液体下降,磁钢靠近传感器,输出电压上升,此方法无需电气接口放置于容器内。
6、流量计
霍尔线性元件可用于流量计制作,当通过腔体的流速增加时,弹簧连着的翼
推动一个螺旋轴转动,从而提升磁钢引起传感器的输出变化。当流速减少时,卷
弹簧引起组件下降,减少了传感器的输出。磁钢及螺杆组件用来提供流速测量
的线性测量。
7、电流测量
当然,霍尔线性元件不一定总与永磁磁钢一起工作,因为在一个非饱和电磁场中,磁场强度与电流成线性关系,因此霍尔线性元件可用于测量电流,(用途还挺广)如:一个简单电流传感器,线圈围绕园环通过电流,传感器被置于圆环间隙中,间隙中磁场与电流成线性,因此得出一个输出电压与被测电流成线性关系,此类传感器可用于马达控制中,用于电流反馈。
电磁场中的磁场不仅是电流的函数,而且与线圈匝数有关,如被测电流大于
30A 时,可采用单匝测量法。这种传感器运用于高电流,宽动态范围,低
阻抗,线性电流测量场合。
磁特性
一般可用一个半对数图表征:磁场强度与各种条形磁钢的距离之间的关系。每一条曲线代表1 个磁钢迎面动作状态。在给定距离下,最稳定的操作是由在此距离下,能提供最大磁场强度变化量的磁钢来实现。在这种磁钢迎面动作时,任何磁钢要提供最佳精度,最好的磁强度是400gauss。输出是与磁场强度成线性关系,与距离不线性,因此如应用场合需线性关系,需使用微处理器通过查表进行线性处理。
旋转角度
在过零点,旋转角度与高斯接近线性关系。磁极数决定了旋转角度数量,磁
钢与传感器距离决定了高斯和角度最线性化的高斯值。
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szzunzheng 发表于 2007/9/14 16:23:26
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